Репликация ДНК

1. Репликация ДНК

2. Клеточные популяции

По отношению к делению и по продолжительности
существования различают
три клеточные популяции
1. Стабильная (кардиомиоциты, нервные клетки)
2. Растущая (клетки паренхиматозных органов)
3.Обновляющаяся (клетки крови, кожного
эпителия, слизистых оболочек)

3. Клеточные популяции

1. Стабильная
Клетки – высокодифференцированные
- большая продолжительность жизни
- практически не делятся
нервные клетки
клетки миокарда

4. Клеточные популяции

2. Растущая
Клетки – высокодифференцированные
- большая продолжительности жизни
- способны делиться

5. Клеточные популяции

3. Обновляющаяся
Два типа клеток: а. высокодифференцированные
б. недифференцированные
(камбиальные, стволовые)
Примеры тканей:
эпидермис
эпителий кишки
кр.костный мозг

6. Обновляющаяся популяция

а. Дифференцированные клетки
- выполняют специфические функции;
- короткоживущие, быстро отмирают;
- неспособны делиться;
Примеры скорости обновления тканей:
- Слизистая 12-п. кишки - в среднем 10 час.;
- Роговица глаза – около 3-х суток;
- Эпидермис – около 24 суток;
----->
- Лейкоциты – несколько суток;
- Эритроциты – 3-4 мес.;

7. Стволовые клетки

б.Недифференцированные клетки по строению
клеток
сходны с эмбриональными. После деления
одна из дочерних клеток остается стволовой,
а вторая - дифференцируется.
е Такой механизм позволяет обновлять
структуры и сохранять запас стволовых
клеток в течение всей жизни организма.

8. Репликация ДНК

18.12.2022

9. Принципы репликации. Полуконсервативность

• В основе процесса репликации
лежит принцип копирования
материнской цепи ДНК с
образованием 2-х одинаковых
дочерних молекул ДНК
• Каждая дочерняя молекула
ДНК содержит одну старую и
одну новую
полинуклеотидную цепь

10. Синтез новых цепей ДНК катализируют ДНК-полимеразы

Принципы репликации. Антипараллельность
Синтез новых цепей ДНК катализируют
ДНК-полимеразы
Синтез новой цепи ДНК происходит в
направлении от 5’ - к 3’-концу, матрица
прочитывается от 3’-конца, т.е. антипараллельно
Матрица копируется точно на основе принципа
КОМПЛЕМАНТАРНОСТИ.

11.

Принципы репликации. Прерывистость
РЕПЛИКАЦИОННАЯ ВИЛКА — точка, в которой цепи
родительской двухцепочечной молекулы ДНК расходятся, для
того чтобы могла происходить репликация.
Репликон - это участок между двумя точками, в которых
начинается синтез дочерних цепей. У эукариот – много
репликонов, у прокариот – эукариот прокариот только один.
Место расплетения ДНК называется репликативной вилкой

12.

Принципы репликации. Прерывистость
Схема прерывистой репликации на запаздывающей цепи
была доказана Рейджи Оказаки в 1968 г. Он провел
эксперимент на бактериях E.coli
РНКзатравка
ведущая
(ЛИДИРУЮЩАЯ)
цепь ДНК
Фрагменты Оказаки
РНК-затравки
Запаздывающая цепь
(ОТСТАЮЩАЯ)
12

13.

Принципы репликации. Прерывистость
Биосинтез ДНК – матричный процесс. Каждая цепь ДНК
служит матрицей для синтеза комплементарной дочерней
цепи. Синтез ведущей (лидирующей) дочерней цепи ДНК
идет непрерывно в направлении 5´→3´, совпадающим с
движением репликативной вилки. Отстающая дочерняя цепь
ДНК – синтез прерывистый, в виде фрагментов Оказаки.

14.

ФРАГМЕНТЫ ОКАЗАКИ
1. Синтез запаздывающей цепи осуществляется с помощью
отдельных фрагментов, которые называются фрагментами
Оказаки.
2. Фрагменты Оказаки у бактерий имеют длину 1 000 – 2 000
нуклеотидов. У эукариотических организмов в 10 раз
меньше – 100 – 200 нуклеотидов.
3. Каждый фрагмент Оказаки состоит из небольшого участка
РНК (10-12 нуклеотидов), который называется РНКпраймером или РНК-затравкой, и участка ДНК. При
дальнейшем «созревании» запаздывающей цепи РНКпраймеры удаляются и замещаются участком ДНК.
4. Фрагменты Оказаки между собой сшивает ДНК-лигаза.

15.

Потребность в затравке
Особенностью ДНК-полимеразы является то, что она не
способна начать синтез дочерней цепи (ни лидирующей, ни
фрагментов Оказаки). Она может лишь наращивать цепь.
Поэтому ДНК-полимераза может начинать свою работу только
с «затравки» (праймера). Роль «затравок» выполняют короткие
последовательности РНК, образуемые при участи фермента
РНК-праймазы и спаренные с матричной ДНК.
РНК-затравки после окончания сборки полинуклеотидных
цепочек удаляются.
Артур Корнберг впервые синтезировал ДНК in vitro (в
пробирке).

16.

Недорепликация концов линейных ДНК

17. Теломеры и теломераза

• Проблема недорепликации концов
линейных ДНК – А.М. Оловников,
1971
• Новые цепи укорочены с 5‘ концов
– где выедается РНК-затравка, а
достроить ДНК-полимераза не
может без спаренного конца.
• При каждом делении хромосома
теряет 50 н.п. на концах –
теломерах.

18. Теломераза

• фермент, надстраивающий концы хромосом. (ТТАГГГ)
• содержит РНК.
• удлинение происходит путем обратной транскрипции
Элизабет Блэкберн (Elizabeth H.
Blackburn) – получила Нобелевскую
премию в 2009 году за открытие
теломеразы

19. Митотический цикл клетки

20. митоз

Митоз – деление соматических клеток, результатом
которого является увеличение количества
генетически идентичных клеток.
Митоз протекает в несколько фаз, которые
определяют главное - генетический материал между
дочерними клетками распределяется поровну.
2n2c
исходная клетка
2n 2c
дочерние
2n2c 2n2с клетки

21. Строение хромосом

1
2
3
4

22.

Глыбки хроматина в
интерфазном ядре
1. Нить ДНК в виде хроматина.
2. Она же в виде хромосомы
при делении клетки

23.

24. Интерфаза

Включает в себя три периода:
• Пресинтетический
период (G1) – синтез РНК
и белков необходимых для
редупликации ДНК
• Синтетический период (S)
– редупликация ДНК
• Постсинтетический
период (G2)– синтез РНК и
белков необходимых для
обеспечения процесса
митоза. Подготовка к
митозу

25. Строение хромосом в разные периоды клеточного цикла

1
2
3
4
1,2 – предсинтетический период; 3 – синтетический и
постсинтетический период; 4 – метафаза.
В синтетический период происходит репликация ДНК (удвоение).
этого момента каждая хромосома состоит из двух хроматид.
С
ХРОМАТИДА - структурный элемент хромосомы, формирующийся в
интерфазе ядра клетки в результате удвоения хромосом. Наиболее
хорошо различима во время метафазы митоза, когда хромосома
состоит из двух хроматид; после деления центромеры хроматиды
расходятся в дочерние ядра и становятся самостоятельными
хромосомами.

26. Фазы митоза

Профаза -спирализация хромосом,исчезновение ядрышка, фрагментация ядерной оболочки;
Метафаза-хромосомы -по экватору клетки;
Построено веретено деления;
Анафаза - хроматиды каждой хромосомы
расходятся к полюсам клетки;
Телофаза - формируются ядра дочерних
клеток, разделяется цитоплазма, образуются
оболочки клеток
(а)-растительная клетка;
(б)-животная клетка;
а)
б)

27.

ПРОФАЗА
Хроматин спирализуется в
двухроматидные хромосомы;
ядерная оболочка
фрагментируется и
растворяется, ядрышко
исчезает; центриоли расходятся
к полюсам; (2n 4c).

28. МЕТАФАЗА

Двухроматидные хромосомы
выстраиваются на экваторе
клетки; центриоли образуют
нити веретена, которые
прикрепляются к центромерам хромосом; (2n 4c).

29. АНАФАЗА

При сокращении нитей
веретена центромеры
хромосом делятся и
хроматиды каждой
хромосомы расходятся к
полюсам клетки; (4n 4c).

30. ТЕЛОФАЗА

Однохроматидные
(дочерние) хромосомы
раскручиваются, формируется ядрышко и вокруг
них образуется ядерная
оболочка; на экваторе
начинает формироваться
перегородка; в ядрах 2n2c.

31. ЦИТОКИНЕЗ (деление цитоплазмы)

Цитокинез клетки (фото)
Образование двухмембранной перегородки по экватору клетки с
последующим полным отделением дочерних клеток.
У растений по экватору клетки формируется клеточная стенка.